氮是生命的基础,人体内输送氧气的血红素和植物体内催化光合作用的叶绿素中都含有氮,氮元素在生命活动中扮演着十分重要的角色。
空气中含量最多的气体是氮气。如何利用氮气为人类服务?科学家苦苦探索了几百年。20实际初,德国化学家哈伯(F.Haber,1868~1934)在简陋的实验室中首次用氮气和氢气合成了氨,奠定了大规模工业合成化肥的基础。化学对人类文明的伟大贡献之一便和氮气紧紧地连在了一起。
但是,含氮化合物也给人类生活带来的负面影响,如含氮化合物导致空气污染,水体中含氮化合物过多引起水污染等。(图为主要由氮元素构成的DNA)
organonitrogen compound
分子中含有碳-氮键的有机化合物。有时,分子中含有C-O-N的化合物,如硝酸酯、亚硝酸酯等也归入此类。广泛存在于自然界,是一类非常重要的化合物。许多有机含氮化合物具有生物活性,如生物碱;有些是生命活动不可缺少的物质,如氨基酸等;不少药物、染料等也都是有机含氮化合物。
氮元素是植物生长的必须元素之一。充足的氮使植物枝叶茂盛,叶片增大,光合作用增强,从而是农作物的产量和产品质量得以提高。
大部分氮元素以游离状态存在与空气中。一般情况下,仅有少数植物能将游离态的氮转化为可吸收的化合态的氮。
俗话说“雷雨发庄稼”,这是因为在放电或高温条件下,空气中的氮气能与氧气发生反应,生成一氧化氮。一氧化氮在空气中很不稳定,易被空气中的氧气氧化生成二氧化氮,二氧化氮与水反应生成硝酸。
雨水中的硝酸渗入土壤后与矿物质作用生成硝酸盐,其中的硝酸根离子被植物的根吸收,转化为植物生长所需的养料。
氮肥的生产、金属的冶炼和汽车等交通工具的广泛使用,使大量氮氧化合物排放到空气中,其中的二氧化氮不但能形成酸雨,在日光照射下,二氧化氮还能是氧气经过复杂的反应生成臭氧。臭氧与空气中的一些碳氢化合物发生反应后,产生一种有毒的烟雾,人们称它为光化学烟雾(photochemical smong)。光化学烟雾对人体健康、植物生长等有很大的危害。
为了预防和控制氮氧化合物对空气的污染,人民采取了很多措施。例如,使用清洁能源,减少氮氧化合物的排放;为汽车安装尾气转化装置,将汽车尾气中的一氧化碳和一氧化氮转化为二氧化碳和氮气;对生产化肥、硝酸的工厂排放的废气进行处理……
一、硝酸
二、氨气
三、一氧化氮
四、二氧化氮
五、铵盐
六、胺
七、氰
八、腈
九、肼